import java.util.Arrays;

// 大根堆
public class TestHeap {
    public int[] elem;
    public int usedSize;

    public TestHeap() {
        this.elem = new int[10];
    }

    /**
     * 向下调整建堆的时间复杂度：o(n)
     *
     * @param array
     */
    public void createHeap(int[] array) {
        elem = Arrays.copyOf(array,array.length);
        usedSize = array.length;
        // 从最后一个非叶子结点 开始 向下调整
        for (int i = (usedSize-1-1) / 2; i >= 0; i--) {
            shiftDown(i,usedSize);
        }
    }

    /**
     * 向上调整建堆
     *
     * @param array
     */
    public void createHeap2(int[] array) {
        elem = Arrays.copyOf(array,elem.length);
        usedSize = array.length;
        // 从第二个结点 开始 向上调整
        for (int i = 1; i < usedSize; i++) {
            shiftUp(i);
        }
    }

    /**
     * @param parent 是每棵子树的根节点的下标
     * @param len  是每棵子树调整结束的结束条件
     *             向下调整的时间复杂度：O(log(2)n)
     */
    private void shiftDown(int parent, int len) {
        // 孩子结点下标
        int child = parent * 2 + 1;

        while (child < len) {
            // 比较两个孩子结点大小
            if (child+1 < len && elem[child] < elem[child + 1]) {
                child++;
            }
            // 孩子结点大于根结点，交换
            if (elem[child] > elem[parent]) {
                swap(elem, child, parent);
                // 因为发生了变化，所以继续向下调整
                parent = child;
                child = parent * 2 + 1;
            } else {
                break;
            }
        }
    }

    /**
     * 入队：仍然要保持是大根堆
     * @param val
     */
    public void push(int val) {

        if (isFull()) {
            // 扩容
            elem = Arrays.copyOf(elem, usedSize + usedSize / 2);
        }
        // 放入数组
        elem[usedSize++] = val;

        // 向上调整
        shiftUp(usedSize - 1);
    }

    // 向上调整的时间复杂度：O(log(2)n)
    // 向上调整要从最后一个 叶子结点 开始 到 非叶子结点
    // 最坏的情况下，完全二叉树
    // 向上调整，最后一层的结点多，调整的次数也多
    // 而向下调整，根结点向下调整的次数最多，越往下层走，结点多，但是调整的次数越少
    private void shiftUp(int child) {
        // 父亲结点下标
        int parent = (child - 1) / 2;

        while (parent >= 0) {
            // 孩子结点 大于 父亲结点 交换
            if (elem[child] > elem[parent]) {
                swap(elem, child, parent);
                // 继续向上调整
                child = parent;
                parent = (child - 1) / 2;
            } else {
                break;
            }
        }
    }

    public boolean isFull() {
        return usedSize == elem.length;
    }

    private void swap(int[] array, int i, int j) {
        int tmp = array[i];
        array[i] = array[j];
        array[j] = tmp;
    }

    /**
     * 出队【删除】：每次删除的都是优先级高的元素
     * 堆顶元素
     * 仍然要保持是大根堆
     */
    public void pollHeap() {
        if(isEmpty()) {
            return;
        }
        // 将最后一个元素 与 堆顶元素交换
        // 并将usedSize - 1
        elem[0] = elem[--usedSize];

        // 此时除了 堆顶元素，其余的都符合大根堆
        // 向下调整
        shiftDown(0, usedSize);
    }

    public boolean isEmpty() {
        return usedSize == 0;
    }


    /**
     * 获取堆顶元素
     * @return
     */
    public int peekHeap() {
        if (isEmpty()) {
            return -1;
        }
        return elem[0];
    }

    /**
     * 时间复杂度：O(nlogn)
     * 空间复杂度：O(1)
     * 从小到大排序
     * 建立大根堆
     * 将堆顶元素 与 最后一个元素交换
     * 然后再调整为大根堆，调整范围 -1
     */
    public void heapSort() {
        int end = usedSize - 1;
        while (end > 0) {
            swap(elem, 0, end);
            shiftDown(0, end);
            end--;
        }
    }
}